Нанотехнологии и экология: риски, нормативно-правовое регулирование и управление

НАНОТЕХНОЛОГИИ
И ЭКОЛОГИЯ

Nanotechnology Environmental
Health and Safety:

Risks, Regulation and Management

Edited by
Matthew Hull
Diana Bowman

AMSTERDAM•BOSTON • HEIDELBERG• LONDON• NEW YORK • OXFORD

PARIS • SAN DIEGO • SAN FRANCISCO•SINGAPORE•SYDNEY •TOKYO
Wiliam Andrew is an imprint of Elsevier

НАНОТЕХНОЛОГИИ
И ЭКОЛОГИЯ:

РЕГУЛИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ
РИСКИ, НОРМАТИВНОПРАВОВОЕ

М. Халл,  Д. Боумен

Перевод с английского
В. Н. Егорова, Е. В. Гуляевой

Москва
Лаборатория знаний
2020

3-e издание, электронное

УДК 504:539-022.532
ББК 65.290-80+65.28+20-1
Х98

С е р и я о с н о в а н а в 2006 г.

Халл М.
Х98
Нанотехнологии и экология: риски, нормативно-правовое регулирование и управление / М. Халл, Д. Боумен ;
пер.
с
англ. — 3-е
изд.,
электрон. — М.
:
Лаборатория
знаний, 2020. — 347 с. — (Нанотехнологии). — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул.
экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-00101-887-2
Всесторонне
рассмотрены
новая,
только
формирующаяся,
среда нанотехнологической науки и промышленности и связанные
с
ее
развитием
вопросы
экологии
и
безопасности.
Авторы
оценивают
различные
риски
в
этой
области,
дают
рекомендации по выбору стратегий для управления их развитием,
рассказывают о мерах безопасности, предпринимаемых в разных
видах
профессиональной
деятельности,
и
способах
защиты
потребителей продуктов нанотехнологий. Подробно разбираются
основные юридические аспекты, возникающие на всех этапах
жизненного цикла нанопродуктов.
Книга
адресована
не
только
ученым
и
исследователям,
которые работают в области нанонауки и нанотехнологий, но
и руководителям компаний, инженерам, сотрудникам отделов
охраны
труда
и
техники
безопасности,
специалистам
государственных
регулирующих
органов,
экспертам-токсикологам,
а также студентам старших курсов.
УДК 504:539-022.532
ББК 65.290-80+65.28+20-1

Деривативное издание на основе печатного аналога: Нанотехнологии и экология: риски, нормативно-правовое регулирование
и управление / М. Халл, Д. Боумен ; пер. с англ. — М. : БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2013. — 344 с. : ил. — (Нанотехнологии). —
ISBN 978-5-9963-0512-4.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений,
установленных
техническими
средствами
защиты
авторских
прав,
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков
или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-887-2

c○ This edition of NANOTECHNOLOGY
ENVIRONMENTAL HEALTH AND SAFETY,
RISKS, REGULATION AND MANAGEMENT,
ISBN 978-0815515869 by Matthew Hull
and Diana Bowman is published by arrangement
with Elsevier INC of 30 Corporate Drive,
4th Floor, Burlington, MA 01803, USA.
Перевод осуществлен по инициативе
издательства «БИНОМ. Лаборатория знаний»

c○ Лаборатория знаний, 2015

4

В 2001 году мне посчастливилось посетить лабораторию Ричарда Смолли
в Университете Райса, в которой я работал в составе научной группы. В лаборатории проводили замеры выбросов в атмосферу однослойных углеродных
нанотрубок в процессе их производства и обработки. Впервые были опубликованы данные о возможном ингаляционном воздействии этого материала. Главное мое воспоминание — огромный энтузиазм Ричарда в создании нового
инновационного материала наряду с равнодушным отношением членов исследовательской группы к воздействию наночастиц на их здоровье. А оно было
значительным: в лаборатории можно было провести пальцем по любой поверхности, и он становился черным.
Углеродные нанотрубки стали олицетворением той напряженности, которая
возникла между желанием создавать новые наноматериалы и стремлением избежать возможные новые риски. Свойства углеродных нанотрубок сильно отличаются от свойств конструкционных материалов, с которыми работали до
их открытия: они прочные, легкие, хорошо проводят тепло и электричество,
к тому же их можно комбинировать с другими материалами. Спектр их применения широк: от батарей с лучшими характеристиками, более прочных материалов и прозрачных проводников до препаратов против лучевой болезни.
Однако имеются предположения, что при определенных условиях углеродные нанотрубки могут оказаться вредными для людей и окружающей среды.
Поэтому успешное внедрение этого материала в промышленность в значительной степени будет зависеть от определения потенциальных рисков токсического воздействия и их устранения.
Стоит отметить, что углеродные нанотрубки — лишь один из бесчисленных
новых искусственно созданных наноматериалов. И хотя во многих случаях
трудности поиска компромисса между коммерческой выгодой и рисками могут
быть не столь очевидными, от выбора приоритета зависит будущее всех новых
материалов.
Для написания книги «Нанотехнологии и экология: риски, нормативно-правовое регулирование и управление» Мэтью Халлу и Дайане Боумен удалось
объединить многих известных авторов, каждый из которых имеет собственное
мнение о перспективах развития сферы нанотехнологий, и показать с разных
сторон неопределенности, с которыми сталкиваются представители этой области. Обозначив проблемы, стоящие перед учеными и производителями,
а также некоторые возможные варианты управления рисками, авторы предложили пути максимально безопасного использования наноматериалов.

ВСТУПЛЕНИЕ

С момента моего первого посещения лаборатории Ричарда Смолли в области нанотехнологий произошли заметные изменения. Если энтузиазм в практическом применении углеродных нанотрубок в полной мере сохранился, то
методы работы с ними кардинально изменились, все операции выполняются
гораздо строже. Узнав о возможных рисках, научная группа Ричарда Смолли
воспользовалась рекомендациями о безопасных методах работы, что позволило снизить потенциально вредное воздействие углеродных нанотрубок на здоровье.
Надеюсь, эта книга заставит задуматься о собственном здоровье всех людей, чья жизнь и работа связаны с нанотехнологиями, и позволит серьезно
относиться к технике безопасности. Конечно, из нее вы не узнаете всего, что
следует знать о безопасной работе с наноматериалами: такая задача для одной
книги представляется невозможной, особенно если учесть недостаток научных
исследований в области токсичности наноматериалов. Но эта книга, несомненно, поможет исследователям, производителям и потребителям этих материалов принять необходимые меры, которые помогут значительно снизить вероятность вредного воздействия на людей и окружающую среду.

Эндрю Мэйнард
12 июля 2009 года

6
Вступление

Опыт показывает, что только после ряда несчастных случаев, связанных с новыми технологиями, мировое сообщество пересматривает свои предшествующие действия. В современном обществе подход к внедрению технологии
новых материалов должен быть более рациональным и основываться на предварительном всестороннем изучении их свойств. Эта книга во многом написана с точки зрения выбора в подобных случаях своевременных обоснованных
решений. Предметом обсуждения является воздействие продуктов нанотехнологии на среду обитания человека, в первую очередь — на здоровье. В ней
освещены технологические аспекты (т. е. токсикология нанообъектов), вопросы правового регулирования (например, пути решения правовых вопросов
в США и Европейском союзе), а также пути управления рисками. Большое
внимание уделяется практическим вопросам: в разделе об управлении рисками
вы найдете несколько типовых примеров.
Авторы указывают на недостаток актуальных данных в обозначенном вопросе, поэтому в полной мере принимать рациональные решения пока не удается. Однако отдельные изобретатели и компании все равно будут предлагать
коммерческую продукцию с наноматериалами, не дожидаясь формирования
нормативно-правовой базы. Такая проблема отсутствует в традиционных отраслях промышленности, где основа регулирования уже создана.
Осторожность, которую проявляют к наноматериалам, основана на опыте
прошлых поколений: еще 2000 лет назад греки Страбон и Плиний Старший
в своих работах указывали на опасность асбеста для здоровья. Однако знаний о
потенциальном вреде этого материала оказалось недостаточно для предотвращения тяжелых заболеваний, вызванных воздействием амфиболового асбеста,
которому уделяли повышенное внимание во второй половине XX века. Фактически оценка риска — относительно новое направление в регулировании технических процессов, которым в 1975 году первым занялось американское
Управление по охране окружающей среды. Неспособность (или нежелание)
своевременно воспользоваться имеющими знаниями мешает устойчивому развитию экономики, базирующейся, как считается, на знаниях. До изобретения
книгопечатания знания технологии процессов или свойств какого-либо материала действительно были редким товаром, они передавались от поколения к поколению в устной форме. В настоящее время ситуация кардинальным образом
изменилась: фактически любой человек может получить доступ к научной и
технической литературе через Интернет. Однако, как это ни парадоксально,
обычно приводимые цитаты из базовой научной литературы все больше и

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

больше свидетельствуют о том, что в наши дни исследователи не интересуются
аналогичными исследованиями других научных групп, и, как правило, меньше
знают не только об уже известных открытиях, но даже о современном состоянии науки в целом. Эту проблему также необходимо решать, так как в противном случае она станет реальным препятствием для ответственного развития
передовых технологий в XXI веке.
Авторы книги поднимают главный вопрос: как максимально использовать
преимущества нанотехнологий и при этом минимизировать риски для здоровья людей? Для ответа на этот вопрос авторы предоставляют большой
объем информации и результатов проведенных исследований, которые могут
оказаться полезными для частных и государственных компаний, органов государственного управления и других организаций, участвующих в страховании,
разработке нормативно-правовой базы и защите своего персонала от неоправданных рисков. Эта книга также станет важной вехой на пути развития теоретических основ этого направления.

Джереми Рамсден
Сентябрь 2009 года

8
Предисдовие редактора

Существуют риски, связанные с продуктами, в состав которых входят наноматериалы, и процессами их производства, распространения и утилизации.
Хотя новые схемы управления, стратегии снижения рисков, а также правовое регулирование позволят в значительной степени их сократить, в редких
случаях удается полностью их избежать. Технологические достижения нашей эпохи, от создания автомобиля до, например, биотехнологий, в этом
отношении ничем не отличаются от предшествующих предложений. Все
они поступают на прилавки в виде своего рода упаковок, содержащих наряду с выгодами, предложенными покупателю, уникальный набор рисков.
Конечно, прогресс никогда не бывает бесплатным: за него всегда приходится платить1. Размер «оплаты» за прогресс в виде новых технологий и их
продуктов обычно определяется предельным риском, на который мы готовы
пойти, в то время как сам предел восприятия новой технологии формируется
обществом. Хотя этот процесс с течением времени и в разных странах претерпевает изменения, по сути он предоставляет сложное переплетение общественных отношений, а также культуры, экономики, политики, истории и науки.
С точки зрения возможного риска, то, что для одних людей является приемлемым, для всех остальных может оказаться совершенно неподходящим.
Некоторые пороговые значения воздействия различных материалов, особенно те значения, которые можно получить спустя длительное время экспонирования материала на человека, могут оказаться точными и хорошо известными. Такие предельные значения можно внести в содержание законодательных актов, регулирующих документов (государственных или частных) или
стандартов. Другие пороговые значения, особенно те, которые еще находятся
на стадии изучения, могут быть, как это ни удивительно, неточными и постоянно меняющимися. В ситуациях, относящихся ко второй категории, слишком
мало информации, чтобы в полной мере оценить реальные риски или даже выгоды для общества, поэтому подготовка решения о дальнейшей судьбе этого
направления, скорее всего, будет все более запутанной и сложной.
В основе дискуссий о развитии нанотехнологий лежит тесная взаимосвязь
выгод от новой сферы экономики и неизбежных рисков. Конечно, каждая заинтересованная сторона по-своему относится к этим выгодам и рискам и, исходя
из своих интересов, планирует дальнейшую работу. Данная книга не только обращает внимание читателей на существование потенциальных рисков вредного
воздействия наноматериалов на здоровье и окружающую среду, но и знакомит

ПРЕДИСЛОВИЕ

Мэтью Халл, Дайана Боумен и Штеффи Фридрихс

1
Цит. по: Inherit the Wind. 1960, Stanley Kramer Productions.

их со стратегиями управления рисками, которыми уже успешно пользуются некоторые организации.
Если выбрать наиболее часто цитируемое определение, при изучении нанотехнологий рассматриваются явления, возникающие благодаря новым свойствам исследуемых материалов, которые имеют размер, равный 1–100 нм, хотя
бы в одном направлении (National Nanotechnology Initiative, 2001). Для сравнения: диаметр вируса обычного гриппа составляет 40 нм, а диаметр человеческого волоса больше его примерно в 1000 раз. При уменьшении размеров веществ до нанодиапазона их свойства значительно меняются по сравнению со
свойствами объемных материалов: например, углеродные нанотрубки диаметром до 100 нм и длиной до нескольких микрометров обладают прочностью на
растяжение во много раз больше, чем у стали; наночастицы титана обладают
новыми фотокаталитическими свойствами; изменяя размер квантовых точек,
можно «настраивать» их флуоресценцию.
За последние два десятилетия (временной отрезок, которые многие считают
«периодом младенчества» нанотехнологии) в области нанотехнологии удалось
добиться некоторых заслуживающих внимания достижений, важных для науки, техники и промышленности. Эти достижения можно сравнить с лучшими
изобретениями промышленной революции. По мнению аналитиков, мы находимся на пике развития «нанореволюции» (см., например, Merkle, 2000; Drexler, Peterson and Pergamit, 2003; Sparrow, 2008). Эта революция «разразилась»
или «возникла» (в зависимости от точки зрения) как результат создания новых
инструментов и последующего объединения широких возможностей для визуализации исследуемых материалов и управления ими на молекулярном уровне,
а также благодаря крупным инвестициям государственного и частного секторов в нанотехнологические программы.
Учитывая устойчивые темпы прогресса, трудно точно предсказать, какие
инновации в сфере нанотехнологий появятся в ближайшие годы. Однако, если
судить по результатам обсуждения возможности использования космических
лифтов (Appell, 2002; Pugno, 2006) и наносборщиков, меняющих форму (Crichton, 2002), отсутствие четкой траектории развития в этом направлении, конечно, не является ограничением для воображения творческих людей. Для любознательных читателей, которые хотят познакомиться с более прагматичной
перспективой нанотехнологий, Роко (Roco, 2004) показывает четыре поколения
структур и устройств, чье появление частично совпадает с появлением научнотехнических возможностей, которые необходимы для их фактического производства.
Несмотря на прогресс в науке и технике, один факт остается неизменным:
в прошлом общество усвоило несколько тяжелых и хорошо запомнившихся
уроков, которые были связаны с перспективами новых технологий. Такие уроки были обусловлены появлением новых классов химических веществ или
материалов, они давались сравнительно часто и усваивались дорого. Примеров
много: эффективные для борьбы с болезнями, вызываемыми насекомыми, ДДТ
и подобные ему пестициды оказали непредвиденное вредное воздействое на
воспроизводство пернатых хищников; охлаждающие хлорфторуглероды (CFC)

10
Предисловие